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Rebeca Vidal ARSINGER SL Sevilla, 19 septiembre 2018

Jornadas Técnicas de H20rizon en el ámbito de la agricultura

SANTACRUZ

INGENIERÍA

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GRUPOS OPERATIVOS ANDALUCES

«Valorización de residuos agrícolas en biocarbón activo para su uso en tratamiento de agua»

CARBÓN MINERAL

CARBÓN ACTIVADO

Imagen de microscopía electrónica de carbón activado obtenido a partir de cáscaras de almendras (Hashemian S, Salari K, Yazdi ZA.. J Ind Eng Chem. 2014;20(4):1892-1900)

El carbón activado se fabrica mediante el tratamiento de un carbón con gases oxidantes o mediante la carbonización de materiales carbonosos impregnados con sustancias químicas deshidratantes.

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VALORIZACIÓN DE RESIDUOS AGRÍCOLAS EN BIOCARBÓN ACTIVO PARA SU USO EN TRATAMIENTO DE AGUA

Carbón activado

MATERIAL VEGETAL RICO EN CARBONO

Uso doméstico

Industria agroalimentaria

Purificación de metales

Purificación de aire

Aplicaciones cosméticas Uso médico

Tratamiento de aguas

Nuevas Baterías

Filtros de aire

Nutrición

PAC EAC BAC GAC

TIPOS DE CARBÓN ACTIVADO

APLICACIONES DE CARBÓN ACTIVADO

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Aplicaciones del carbón activado

GRANULAR

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Aplicaciones del carbón activado en el tratamiento de aguas

PAC GAC

Transformación de residuos agrícolas locales en carbón activado, validado para tratamientos de agua potable y residual a escala piloto. Difusión de los resultados a

los usuarios finales

CARBÓN ACTIVADO RESIDUOS AGRÍCOLAS

USUARIOS

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Prueba de concepto


Resumen del proyecto

TRL3 TRL4 TRL5 TRL6

Tecnología validada en ambiente relevante

Tecnología validada en el laboratorio


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Objetivo «Sostenibilidad»

ESTACIONES DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE/AGUAS RESIDUALES

JERARQUÍA DE GESTIÓN DE RESIDUOS (Directiva 2008/98/CE Marco de Residuos)

1. Prevención 2. Reutilización 3. Reciclado 4. Recuperación con otros fines (valorización energética) 5. Eliminación (depósito en vertederos e incineración sin valorización energética)

GESTIÓN DE LOS RESIDUOS DE ALMENDRA Y ARROZ EN ANDALUCÍA 4.000 toneladas anuales de cáscara de almendra 150.000 toneladas anuales de paja/cascarilla de arroz

REUTILIZACIÓN VALORIZACIÓN

ENERGÉTICA

INCINERACIÓN

ENTERRADO

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Balanza comercial del carbón activado en Andalucía IM

PO

RTA

CIÓ

N

EXP

OR

TACIÓ

N

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Balanza comercial del carbón activado en Andalucía IM

PO

RTA

CIÓ

N

EXP

OR

TACIÓ

N


Objetivo «Productividad»

HOLANDA: PAÍS PRODUCTOR

ESPAÑA: PAÍS IMPORTADOR

TRL3 TRL4 TRL5 TRL6 CARBÓN ACTIVADO RESIDUOS AGRÍCOLAS

USUARIOS

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Prueba de concepto


Resumen del proyecto


Tecnología validada en el laboratorio


6º mes

Primeras pruebas experimentales para la optimización de los parámetros de carbonización y activación de la materia prima

primeras muestras en proceso de validación

2. Pirólisis y activación de la biomasa

Condensador

AIRE

Cámara de combustión

GASES (SYNGAS)

(CH4)

Reactor de pirólisis (O2<2%)

1. Acondicionamiento de la materia prima para obtener la granulometría deseada carbón activado

3. Lavado del carbón activado

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CARBÓN ACTIVADO

BIO-OIL

CALOR

FASE 1 FABRICACIÓN DEL CARBÓN ACTIVADO A ESCALA DE LABORATORIO

SECADO (40ºC) Y MOLIENDA MECÁNICA 100 kg de cascarilla de arroz y de cáscara de almendra (secados y molidos)

FASE 1 1. Acondicionamiento de la biomasa residual

REACTOR

N2 (PURO)

ACEITES PESADOS (SALIDA)

TRAMPA DE KOH

REACTOR MODO BATCH

-Control de temperatura y tiempo de reacción en horno

-Control del flujo de N2

-Ensayos de 400 a 600ºC

-Tiempos de pirólisis de 30 min

a 4h

FASE 1 2. Pirólisis en reactor de bajo coste

CASCARILLA DE ARROZ

CÁSCARA DE ALMENDRA

BIOMASA

FASE 1 2. Producción biocarbones mediante pirólisis

BIOCARBON

25 g + 150 mL de KOH 4% 100ºC

Lavado (HCl 0,1 M a pH 6-7)

Lavado H2O (60°C)

Secado (105°C)

Reactor mufla (550°C; 1h)

Reactor mufla a 500°C (45 min)

Enfriar a 200°C

H2O pura (50% p/p)

Reactor mufla (550ºC, 90 min)

ACTIVACIÓN FÍSICA (VAPOR H2O)

ACTIVACIÓN QUÍMICA (KOH)

El-Saraf et al., 2016, Arabian J. Chem. 9,1590-1596. Le Van et al., 2014, Prog. Nat. Sci. Mat. Int. 24, 191-198.

Velázquez-Trujillo et al., 2010, Rev. Mex. Ing. Quim.10, 359-366. Herrera Builes et al., 2004. Rev. Fac. Nac. Agron. Medellín 57, 2501-2516.

Biomasa Biomasa

FASE 1 3. Activación del biocarbón

Pirólisis

Pirólisis Pirólisis

Material

Muestra Tª/Tiempo

Sustancia activante

Rendimiento (% )

pH Conductividad WHC

AR

RO

Z

Bc_Ri_500_2h 500°C

2h 37,3 10,59 ± 0,03 567,5 ± 3,5 µS/cm 429

CA_Bc_Ri_KOH_2 500°C

2h KOH 66,8 10,29 ± 0,02 6,50 ± 0,1 mS/cm 816

CA_Ri_H2O 500°C 45min

H2O 36,6 10,44 ± 0,01 447,5 ± 12,0 µS/cm 506

ALM

EN

DR

A Bc_Al_500_2h

500°C 2h

27,1 9,31 ± 0,23 274 ± 2,1 µS/cm 108

CA_Bc_Al_KOH_2 500°C

2h KOH 92,5 8,98 ± 0,39 303 ± 45,0 µS/cm 111

CA_Al_H2O 500°C 45min

H2O 20,8 8,57 ± 0,11 498 ± 31,1 µS/cm 164

B1 (std) CA_Bc_B1_KOH_2 KOH 74,8 10,23 ± 0,04 8,79 ± 3,2 mS/cm 167

FASE 1 4. Caracterización de las variedades obtenidas

FASE 2 VALIDACIÓN DEL CARBÓN ACTIVADO A ESCALA PILOTO

Pozo

Depósito de agua

bruta

Filtro de arena

1

2

3

Filtro de CAG

Agua contaminada

AGUA PURIFICADA

Los filtros de CAG se conectarán en paralelo para realizar ensayos comparativos entre

diferentes variedades

FASE 3 VIABILIDAD DEL PROYECTO

Diseño del proceso de fabricación a escala industrial

Análisis de ciclo de vida

Cálculo de huella de carbono

Cálculo de huella hídrica

Declaración ambiental de producto

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SANTACRUZ

INGENIERÍA

Muchas gracias por su atención…

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